Aluminium-Silizium-Gusslegierungen finden sich heute in vielen alltäglichen Anwendungen wieder. Die technologischen Vorteile des Legierungssystems führen dazu, dass der Werkstoff zunehmend zur Herstellung thermisch und mechanisch hochbelasteter Komponenten bei gleichzeitigem Wunsch nach Leichtbau eingesetzt wird. In Folge dessen müssen Gefügestrukturen und damit verbunden die mechanischen Eigenschaften für die Auslegung solcher Bauteile immer genauer modelliert und prognostiziert werden.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird eine virtuelle Möglichkeit zur anwendungsspezifischen Legierungsauswahl geschaffen. Hierzu wird eine bestehende Mikrospannungssimulation um ein Versagensmodell für unterschiedliche industriell eingesetzte Al-Si-Legierungen erweitert. Dies ermöglicht die einsatztemperaturabhängige Berechnung wesentlicher mechanischer Kennwerte dieser Werkstoffe auf Basis der mikrostrukturellen Eigenschaften. Das thermomechanische Verhalten sowie die Rissentstehung und -fortpflanzung wird mit adäquaten wissenschaftlichen Methoden, wie der Neutronendiffraktometrie analysiert.
Durch inverse Parameteridentifikationsmethoden werden Material- und Simulationsmodelle anhand von experimentellen Ergebnissen kalibriert und validiert. Die Mikrostruktursimulation birgt insbesondere das Potential, Belastungsspitzen im Gefüge zu ermitteln und Lastpfade im Bauteil zu identifizieren.
© TUM / Georg Baumgartner
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